第四章 《化学与自然资源的开发利用》单元测试题
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是( )
A. 金属在自然界的存在形式
B. 金属元素在地壳中的含量
C. 金属熔点高低
D. 金属阳离子得电子的能力
2.煤的干馏和石油的分馏,两种变化在本质上的差别是( )
A. 加热的温度不同
B. 得到的产品不同
C. 前者要隔绝空气,后者不必
D. 干馏是化学变化,分馏是物理变化
3.某同学设计实验从海带中提取碘:①滴加稀硫酸和双氧水;②在海带中加入少量酒精,点燃使其燃烧为灰烬,在灰烬中加水搅拌;③加四氯化碳并振荡;④过滤;⑤分液。该实验的合理操作顺序是( )
A. ①③⑤②④
B. ②①③④⑤
C. ②④①③⑤
D. ③①②⑤④
4.海水中含量最多的离子是( )
A. 钠离子
B. 氯离子
C. 钙离子
D. 镁离子
5.铝用来焊接钢轨是利用( )
A. 铝同氧气反应生成稳定的保护层
B. 铝是热的良导体
C. 铝是强还原剂,铝热反应放热
D. 铝合金强度大
6.海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等,海水的综合利用如下图所示。
下列有关说法正确的是( )
A. 大量的氮、磷废水排入海洋,易引发赤潮
B. 工段③中加入盐酸溶解得到MgCl2溶液,再直接蒸发得到MgCl2·6H2O
C. 在工段④⑤⑥中溴元素均被氧化
D. 工段①中除去粗盐中的SO、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入的药品顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
7.随着人口增长、工业发展,淡水供应出现危机。若实行海水淡化来供应饮用水,下列方法在原理上完全不可行的是( )
A. 加入明矾,使海水中的泥沙沉淀并淡化
B. 利用太阳能,将海水蒸馏淡化
C. 将海水通过离子交换膜除去其所含的盐分
D. 利用电渗析法使海水淡化
8.金属冶炼的实质是( )。
A. 金属元素失去电子
B. 金属元素获得电子
C. 金属元素被氧化了
D. 金属元素可能被氧化,也可能被还原
9.下列说法正确的是( )
A. 石油是混合物,汽油是纯净物
B. 沸点:汽油>煤油>柴油>重油
C. 直馏汽油和裂化汽油成分相同
D. 蒸馏汽油的实验装置也可用来制取蒸馏水
10.常见的污染物分为一次污染物和二次污染物。二次污染物是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或微生物作用下,发生化学变化所生成的新污染物,如反应2NO+O2===2NO2中,二氧化氮为二次污染物,下列三种物质:①硫化氢;②二氧化硫;③汽油,其中能生成二次污染物的是( )
A. ①②
B. ②③
C. ①③
D. 全部都是
11.塑料、合成橡胶和合成纤维这三大合成材料,都主要是以石油、煤和天然气为原料生产的,下列有关说法错误的是( )
A. 天然气作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇
B. 煤可以直接液化,煤与氢气作用生成液体燃料
C. 煤是以单质碳为主的复杂混合物,干馏时单质碳与混合的物质发生化学变化
D. 聚乙烯塑料的主要成分聚乙烯是由乙烯通过聚合反应制得的
12.“绿色商品”是指商品从原料、生产到运输、使用等各环节对生态环境无害或危害极小,并有利于资源的保护和再回收的商品。下列肯定不属于“绿色商品”的是( )
A. 一次性餐具
B. LED照明灯具
C. “FreeForest”再生纸
D. 竹制家具
13.下列金属的冶炼方法正确的是( )
A. 电解氯化钠溶液冶炼金属钠
B. 电解熔融的氯化铝冶炼金属铝
C. 将铁粉与氧化镁混合加热冶炼镁
D. 用一氧化碳还原氧化铁冶炼铁
14.新能源的开发利用是人类社会可持续发展的重要课题。下列属于新能源的是( )
A. 煤炭
B. 石油
C. 天然气
D. 氢气
15.当今环境污染已成为人类面临的重大威胁,下列对应关系不完全正确的是( )
A. 酸雨——SO2、NO2、CO2等
B. 光化学烟雾——NO2、CxHy、CO等
C. 温室效应——CO2、CH4等
D. 白色污染——各种颜色的难降解的塑料膜、袋等
二、填空题
16.铝粉与某些金属氧化物组成的混合物叫铝热剂,铝热剂在高温下发生的反应叫铝热反应.如:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应发生时放出大量的热.仔细阅读上述信息回答下列问题:
(1)“铝热反应”属于四种基本反应类型中的________反应。
(2)信息中的“某些”指________________(填“比铝活泼的”“比铝不活泼的”或“任意”)。
(3)试写出铝粉与MnO2发生的铝热反应方程式_____________________________________
________________________________________________________________________。
17.由铝和某些金属氧化物组成的混合物在化学上称为铝热剂,该混合物在高温条件下能发生置换反应。为确定某铝热剂样品(铝和氧化铁)的组成,分别进行下列实验:
(1)若取10.7 g该样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为aL。反应的化学方程式是_____________________________________________________,
样品中铝的质量分数是________(用含a的表达式表示)。
(2)若取同质量的样品,在高温下使其恰好反应,则a=________L;该反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
18.丁苯橡胶有许多优良的物理化学性能,在工业生产中具有广泛的应用。丁苯橡胶的结构简式为写出形成丁苯橡胶的各单体的结构简式:________、________、________(可不填满,也可补充)。
19.溴主要以溴离子形式存在于海水中,海水呈弱碱性。工业上制备的单质溴的操作步骤为:
①一定条件下,将氯气通入浓缩的海水中,生成单质溴;
②利用热空气将单质溴吹出,并用浓碳酸钠溶液吸收,生成溴化钠、溴酸钠等;
③用硫酸酸化步骤②得到的混合物。
完成下列填空:
(1)氯气氧化溴离子应在 __________ 条件下进行,目的是为了避免_____________________。
(2)单质溴可用热空气吹出,其原因是_____________________________________________。
(3)写出步骤③所发生的化学反应方程式____________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是_______________________________________
________________________________________________________________________,
步骤②的产品有时运输到目的地后再酸化,主要是因为
________________________________________________________________________。
(5)为了除去工业单质溴中微量的氯气,可向工业单质溴中________。
a.通入溴化氢 b.加入碳酸钠溶液
c.加入溴化钠溶液 d.加入亚硫酸钠溶液
20.冶炼金属常用以下几种方法:①以C、CO或H2做还原剂还原 ②以较活泼金属Na、Mg等还原 ③利用铝热反应原理还原 ④电解法 ⑤热分解法
下列金属各采用哪种方法还原最佳。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属________。
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属________。
(3)Hg、Ag等不活泼金属________。
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属________。
(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是____________________________________________。
三、实验题
21.某化学小组的同学取一定量的Al和Fe2O3的混合物进行铝热反应,并探究熔落物的成分。已知:Al、Fe的熔、沸点数据如下。
请回答下列问题:
(1)某同学猜测,铝热反应所得到的熔落物是铁铝合金。理由:该反应放热能使铁熔化,而铝的熔点比铁低,所以铁和铝能形成合金。你认为他的解释是否合理?________(选填“合理”或“不合理”)。设计一个简单的实验方案,证明上述所得的熔落物中含有金属铝:________________________________________________________________________。
(2)另外一名同学观察到熔落物呈黑色,他认为铝热反应中有少量Fe3O4生成,该同学设计如下实验验证他的结论:取少量熔落物,用稀硫酸溶解,加水稀释后滴加3~4滴KSCN溶液。若溶液变为红色,则有Fe3O4生成;否则没有Fe3O4生成。
该同学的实验方案是否合理?说明你的理由。
四、推断题
22.已知A、B、F是家庭中常见的有机物,E是石油化工发展水平的标志,F是一种常见的高分子材料。根据下面转化关系回答下列问题:
(1)操作⑥、操作⑦的名称分别为________、________。
(2)下列物质中沸点最高的是________。
A.汽油 B.煤油
C.柴油 D.重油
(3)在①~⑤中属于取代反应的是________;原子利用率为100%的反应是________。(填序号)
(4)写出结构简式:A________、F________。
(5)写出反应③的离子方程式:____________________________________________________。
(6)作为家庭中常见的物质F,它给我们带来了极大的方便,同时也造成了环境污染,这种污染称为________。
五、计算题
23.铝热反应不仅用于焊接钢轨,而且还常用于冶炼熔点较高的金属如钒、铬、锰等。请配平下列用铝热反应冶炼金属钒和钴的化学方程式,指出哪些物质是还原剂、哪些物质是氧化剂,并计算生成1 mol各种金属分别需要纯铝的质量。
V2O5+Al——Al2O3+V
Co3O4+Al——Al2O3+Co
答案解析
1.【答案】D
【解析】金属冶炼是金属阳离子得电子的过程,即金属冶炼方法与金属阳离子得电子能力有关。
2.【答案】D
【解析】分馏是用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范围的产物的过程,无新物质生成,属于物理变化。煤的干馏是指把煤隔绝空气加强热,使煤分解的过程,是化学变化。
3.【答案】C
【解析】从海带中提取I2的流程为海带(加少量酒精)海带灰含I-的水溶液I2的水溶液I2的有机溶液,正确步骤为②④①③⑤。
4.【答案】B
【解析】根据海水中所含化学元素的含量排序判断。在海水中,含量靠前的元素种类排序为氧、氢、氯、钠、镁、硫、钙,但水电离出的氢离子和氢氧根离子较少,所以海水中含量最多的离子是氯离子。
5.【答案】C
【解析】铝是强还原剂,而铝热反应要放出大量的热,可达到很高的温度,生成氧化铝和液态铁,从而将钢轨焊接在一起。
6.【答案】A
【解析】废水中含有大量的氮、磷等元素,排入海洋,能引起赤潮,A项正确; MgCl2溶液直接蒸发得不到MgCl2·6H2O,得到的是Mg(OH)2,B选项错误;工段⑤中反应为Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr,溴元素被还原,C选项错误;粗盐提纯的过程中要注意两点,一是Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入,二是盐酸最后加入,D选项错误。
7.【答案】A
【解析】海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。海水中加入明矾后,形成氢氧化铝胶体,可以吸附水中的悬浮物而使水得到净化,不是海水淡化。
8.【答案】B
【解析】大多数金属元素在自然界中以化合态形式存在,在冶炼过程中金属的化合价由正价降低为0价,得到电子被还原。
9.【答案】D
【解析】石油、汽油都是混合物,A不正确。石油分馏时,首先馏出的是汽油,其次是煤油,再次是柴油,它们都是常压分馏的产物,而重油是减压分馏的产物,故沸点:汽油<煤油<柴油<重油,B不正确。直馏汽油中不含烯烃,裂化汽油中含有烯烃,二者组成成分不完全相同,C不正确。蒸馏装置不仅可以制取蒸馏水、分馏石油,还可以分离其他混合物,如从Br2的CCl4溶液中分离出Br2和CCl4等,D正确。
10.【答案】A
【解析】由2H2S+3O22SO2+2H2O,产生二次污染物二氧化硫;二氧化硫是形成酸雨的主要物质;汽油不是污染物,但汽油燃烧生成一氧化碳等,是一次污染物。
11.【答案】C
【解析】煤是有机物和少量无机物组成的复杂混合物,主要含碳元素。
12.【答案】A
【解析】根据题干中“绿色商品”的概念分析,“绿色商品”是指商品从原料、生产到运输、使用等各环节对生态环境无害或危害极小,并有利于资源的保护和再回收的商品;重点从两个方面解析 一是环保,二是保护资源循环利用。一次性餐具制作过程消耗能源和资源,不属于“绿色商品”,A正确;LED灯对环境没有任何污染,与白炽灯、荧光灯相比,节电效率可以达到90%以上。它既能提供令人舒适的光照空间,又能很好地满足人的生理健康需求,是保护视力并且环保的健康光源,属于“绿色商品”,B错误;再生纸是以废纸做原料,生产出来的纸张,其原料的80%来源于回收的废纸,因而被誉为低能耗、轻污染的环保型用纸,属于“绿色商品”,C错误;竹制家具绿色环保,取材天然,属于“绿色商品”,D错误。
13.【答案】D
【解析】冶炼金属钠应电解熔融的氯化钠,而不是氯化钠溶液;冶炼金属铝应电解熔融的三氧化二铝,而不是氯化铝;铁不能将氧化镁中的镁还原出来。
14.【答案】D
【解析】新能源是相对于常规能源说的,一般具有资源丰富、可以再生,没有污染或很少污染等。常见的新能源有太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种,煤炭、石油和天然气均是化石燃料。
15.【答案】A
【解析】根据酸雨——SO2、NO2、等;温室效应——CO2、CH4等;臭氧层空洞—氮氧化物、氟利昂等;光化学烟雾——NO2、CxHy、CO等;白色污染——各种颜色的难降解的塑料膜、袋等分析。二氧化碳是引起温室效应的重要物质,但不是造成酸雨的物质。
16.【答案】(1)置换反应
(2)比铝不活泼的
(3)4Al+3MnO23Mn+2Al2O3
【解析】(1)反应的特点为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物;
(2)反应为置换反应,应为活泼金属置换出较不活泼金属;
(3)铝粉与MnO2在高温下反应生成Mn和Al2O3。
17.【答案】(1)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 或0.075a
(2)3.36 2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
【解析】(1)铝和NaOH反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,n(H2)==mol,
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
2 mol 3 mol
n(Al)mol
n(Al)==mol,
m(Al)=27g·mol-1×mol=g,
ω(Al)=×100%==0.075a,故答案为
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑;或0.075a;
(2)取同质量的样品,在高温下使其恰好反应,发生:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,
设混合物中含有xmol Al,ymol Fe2O3,
则有:
解之得:x=0.1,y=0.05,
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
2 mol 3×22.4 L
0.1 molaL
a==3.36。
18.【答案】CH2===CH—CH===CH2
【解析】从结构单元的一端开始,利用弯箭头将键转移——箭尾处去掉一键,箭头处形成一键,可得单体。
方法点拨 二四分段法:选定聚合物的结构单元,从一侧开始分段,如果在结构单元的主链上遇到,可将4个C分为一段,其余则2个C为一段,从段的连接处断开,形成碳碳双键,可得单体。如:
于是得到单体:CH2===CH—CH===CH2、。
19.【答案】(1)酸性;生成的溴与碱发生反应
(2)溴的沸点较低,易挥发
(3)5NaBr+NaBrO3+3H2SO4===3Na2SO4+3Br2+3H2O
(4)防止在酸性条件下,溴酸钠能将氯离子氧化为氯气,影响生成溴的纯度 防止溴的挥发
(5)a
【解析】(1)氯气氧化溴离子需在酸性条件下进行,因为在碱性条件下,生成的单质溴能与碱反应。
(2)溴可与被热空气吹出,是因为溴的沸点低,易挥发。
(3)溴化钠和溴酸钠在酸性条件下,发生反应生成单质溴。
(4)酸性条件下,溴酸钠(BrO)能将盐酸中的氯离子氧化而引入杂质;因溴易挥发,所以要酸化溴化钠和溴酸钠的混合溶液制取溴要等到将混合液运送到目的地再酸化。
(4)遵循除杂不引入新杂质的原子,可采用通入HBr的方法除去溴中混有Cl2。
20.【答案】(1)① (2)④ (3)⑤ (4)③ (5)②
【解析】选择的方法应以节约原料和降低成本为标准,同时有较高的产率,并易分离。根据每种金属的特点应选择最佳方案。其中(5)K、Rb、Cs、Ti等利用的原理比较特别,不是用活泼金属置换不活泼金属,而是平衡的原理,如Na+KClNaCl+K,抽离钾蒸气此反应得以继续进行。而Ti是用Na来置换的:
4Na+TiCl44NaCl+Ti或用Mg来置换:2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。
21.【答案】(1)合理 取少量样品放入试管,加入NaOH溶液,若有气泡产生,说明该熔落物中有铝
(2)不合理,Fe3+的氧化性比H+强,过量的铁在酸性溶液中先与Fe3+反应,所得溶液中不含Fe3+,通过该实验不能确定熔落物中是否含有Fe3O4。
【解析】(1)从表格中的数据可知:铝热反应放出的热量熔化铁的同时过量的铝也熔化,故可得到铁铝合金。铝与氢氧化钠溶液反应,而铁不与氢氧化钠溶液反应,可利用氢氧化钠溶液与铝发生反应生成气体检验铝的存在。
(2)若生成物中含有Fe3O4,过量的铁也会将Fe3+还原,故溶液中不存在Fe3+,不能利用该实验检验生成物中是否含有Fe3O4。
22.【答案】(1)分馏 裂解
(2)D
(3)①②③④ ⑤
(4)CH3COOH
(5)CH3COOCH2CH3+OH-―→CH3COO-+C2H5OH
(6)白色污染
【解析】石油经过分馏可生产石油气、汽油、柴油等产品,而上述产品再经过高温裂解可制得乙烯、丙烯等化工产品,而E是石油化工发展水平的标志,故E为乙烯,则F为聚乙烯,B为乙醇。由框图知C为乙醇与酸A发生酯化反应生成的酯,且A为家庭中常见有机物,故A为乙酸,C为乙酸乙酯,其他答案可依次推出。
23.【答案】3V2O5+10Al5Al2O3+6V 还原剂:Al 氧化剂:V2O5 生成1 mol V需要纯铝45 g
3Co3O4+8Al4Al2O3+9Co 还原剂:Al 氧化剂:Co3O4 生成1 mol Co需要纯铝24 g
【解析】根据原子守恒配平化学方程式。两个反应均为氧化还原反应,根据“所含元素化合价升高的物质是还原剂,所含元素化合价降低的物质是氧化剂”进行判断:
3V2O5+10Al5Al2O3+6V
氧化剂 还原剂
3Co3O4+8Al4Al2O3+9Co
氧化剂 还原剂
根据化学方程式找到纯铝与生成金属之间的物质的量的关系:
10Al ~ 6V 8Al ~ 9Co
270 g 6 mol 216 g 9 mol
x1 moly1 mol
列出比例式,解得x=45 g,y=24 g
即生成1 mol钒需要45 g纯铝,生成1 mol钴需要24 g纯铝。